7]图2为本发明的数据映射表中一条映射信息的数据项示意图:数据映射表中，每条映射信息由6个数据项构成，分别为请求偏移量rq_0ffset、内部块偏移量in_0ffset、请求大小Size、分区号md_Num、时间戳TS和计数器UC0
[0048]图3为本发明初始化步骤的过程示意图:主控模块根据用户指令打开已有的固态盘阵列或者创建新的固态盘阵列，判断固态盘阵列是否是新创建的，若是，则主控模块根据用户指令，将新创建的固态盘阵列划分为3个分区，容量比例设置为2: I: 1，分区号分别设置为0、I和2，按照4KB、8KB和32KB的分块大小对这3个分区重新进行固态盘阵列的条带化并新建数据映射表；否则读取保存在固态盘阵列的成员固态盘超级块中的数据映射表和分区信息。
[0049]图4为本发明请求处理步骤的过程示意图:请求处理模块判断固态盘阵列的请求等待队列中是否有请求，若有则获取一个请求并获取该请求的偏移量、请求大小和请求类型，进入数据映射步骤；否则记录超时时间并判断超时时间是否低于系统设置的阈值(如10s)，若是，则继续判断固态盘阵列的请求等待队列中是否有请求，否则说明此时系统处于空闲状态，进入一致性维护步骤；
[0050]图5为本发明数据映射步骤的过程示意图:数据映射模块判断该请求是否是读请求，若是，则根据请求偏移量检索数据映射表，获取对应的数据项，并设置操作类型为“读取”，进入数据读写步骤；否则根据请求的偏移量及请求大小，判断该请求的数据块是否在当前数据映射表中，若是，则根据请求偏移量检索数据映射表获取对应的数据项，设置操作类型为“更新”，进入数据读写步骤；否则从分区大小为4KB的分区中获取一个内部块偏移，向数据映射表中写入新数据项，数据项中分区号置为0、时间戳设置为当前系统时间、计数器初始化为O ;判断请求大小，若请求大小大于16KB，则将该数据项放入待维护队列；设置操作类型为“写入”，进入数据读写步骤；
[0051]图6为本发明数据读写步骤的过程示意图:数据读写模块判断操作类型是否是“写入”，若是，则根据数据项中的“内部块偏移量”写入数据，返回请求处理步骤；否则判断数据类型是否是“读取”，若是，则判断该数据项是否正在进行一致性维护，若是，则从缓冲区读出数据，否则根据该数据项所在分区的“内部块偏移量”从固态盘阵列读出数据，返回请求处理步骤；否则若操作类型不是“读取”则判断该数据项是否正在进行一致性维护，若是，则更新缓冲区中大小为“请求大小”的数据为待写入的数据，否则根据该数据项所在分区的“内部块偏移量”向固态盘阵列写入数据，并判断该数据项的时间戳与当前系统时间的差值是否小于系统设置的超时时间(如2000ms)，若是，则更新该数据项的计数器即递增1，否则将计数器重置为O ;更新该数据项的时间戳为当前系统时间，返回请求处理步骤；
[0052]图7为本发明一致性维护步骤的过程示意图:一致性维护模块判断一致性维护队列中是否有待维护的项目，若没有则返回请求处理步骤，否则从一致性维护队列中获取一个待维护项目，判断该项目的计数器值是否大于系统设置的阈值(如20)，若是，则表明该项目近期被频繁更新，无需迀移至其他分块大小的区域，一致性维护模块将该维护项目的计数器置为O、时间戳更新为当前系统时间；否则表明该项目为不经常更新的项，需要将以该项目的分区号下的“内部块偏移量”为起始地址、“请求大小”为长度的数据迀移至其他分块大小的区域，一致性维护模块把以该维护项目所在“分区号”的“内部块偏移量”为起始地址、“请求大小”为长度的数据写入缓冲区中，判断该项目的数据大小是否小于80KB，若是，则从8KB大小的分区中获取一个内部块偏移并设置分区号为1，否则从32KB大小的分区中获取一个内部块偏移量并设置分区号为2 ;然后将该数据项对应的数据迀移到以“内部块偏移量”为起始地址的位置并更新数据映射表；
[0053]图8为本发明结束步骤的过程示意图:主控模块将数据映射表保存到固态盘阵列各成员固态盘的超级块中，然后关闭该固态盘阵列设备，释放相关的资源。
【主权项】
1.一种固态盘阵列的数据布局方法，其特征在于包括以下步骤: (1)初始化步骤，具体过程如下: (1.1)主控模块打开已有的固态盘阵列或创建新的固态盘阵列，判断该固态盘阵列是否为新创建的固态盘阵列，若是，则转过程(1.2)，否则转过程(1.3); (1.2)主控模块根据用户指令，将新创建的固态盘阵列划分为3个分区，容量比例设置为2:1: 1，分区号分别设置为0、1和2，按照41^、81?和321?的分块大小对这3个分区重新进行固态盘阵列的条带化并新建数据映射表，转步骤(2); (1.3)主控模块读取保存在固态盘阵列的成员固态盘超级块中的数据映射表和分区信息，转步骤⑵； (2)请求处理步骤，具体过程如下: (2.1)请求处理模块判断固态盘阵列的请求等待队列中是否有请求，若有，则获取一个请求并转过程(2.2)，否则转过程(2.3); (2.2)请求处理模块获取该请求的偏移量、请求大小和请求类型，转步骤(3); (2.3)记录超时时间，若超时时间低于系统设置的阈值(如1s)时，则转过程(2.1)，否则说明此时系统处于空闲状态，转步骤(5); (3)数据映射步骤，具体过程如下: (3.1)数据映射模块判断该请求是否是读请求，若是，则转过程(3.5)，否则转过程(3.2); (3.2)数据映射模块根据请求的偏移量及请求大小，判断该请求的数据块是否在当前数据映射表中，若是，则转过程(3.4)，否则，从分区大小为4KB的分区中获取一个内部块偏移，转过程(3.3); (3.3)数据映射模块向数据映射表中写入新数据项，数据项中分区号置为0、时间戳设置为当前系统时间、计数器初始化为O ;判断请求大小，若请求大小大于16KB，则将该数据项放入待维护队列；操作类型设置为“写入”，转步骤(4); (3.4)数据映射模块根据请求偏移量检索数据映射表，获取对应的数据项，并设置操作类型为“更新”，转步骤⑷； (3.5)数据映射模块根据请求偏移量检索数据映射表，获取对应的数据项，并设置操作类型为“读取”，转步骤⑷； (4)数据读写步骤，具体过程如下: (4.1)数据读写模块判断操作类型是否是“写入”，若是，则转过程(4.2)，否则判断数据类型是否是“读取”，若是，则转过程(4.3)，否则转过程(4.4); (4.2)数据读写模块根据数据项中的“内部块偏移量”写入数据，转步骤(2); (4.3)数据读写模块判断该数据项是否正在进行一致性维护，若是，则从缓冲区读出数据，否则根据该数据项所在分区的“内部块偏移量”从固态盘阵列读出数据，转步骤(2); (4.4)数据读写模块判断该数据项是否正在进行一致性维护，若是，则更新缓冲区中大小为“请求大小”的数据为待写入的数据；否则根据该数据项所在分区的“内部块偏移量”向固态盘阵列写入数据，并判断该数据项的时间戳与当前系统时间的差值是否小于系统设置的超时时间(如2000ms)，若是，则更新该数据项的计数器即递增1，否则将计数器重置为O;更新该数据项的时间戳为当前系统时间，转步骤(2); (5)一致性维护步骤，具体过程如下: (5.1) 一致性维护模块判断一致性维护队列中是否有待维护的项目，若有，则从一致性维护队列中获取一个待维护项目，转过程(5.2)，否则转步骤(2); (5.2) 一致性维护模块判断待维护项目的计数器值是否大于系统设置的阈值(如20)，若是，则表明该项目近期被频繁更新，无需迀移至其他分块大小的区域，转过程(5.4)，否则表明该项目为不经常更新的项，需要将以该项目的分区号下的“内部块偏移量”为起始地址、“请求大小”为长度的数据迀移至其他分块大小的区域，转过程(5.3); (5.3) 一致性维护模块把以该维护项目所在“分区号”的“内部块偏移量”为起始地址、“请求大小”为长度的数据写入缓冲区中，判断该项目的数据大小是否小于80KB，若是，则从8KB大小的分区中获取一个内部块偏移并设置分区号为1，否则从32KB大小的分区中获取一个内部块偏移量并设置分区号为2 ;然后将该数据项对应的数据迀移到以“内部块偏移量”为起始地址的位置并更新数据映射表，转过程(5.1); (5.4) 一致性维护模块将该维护项目的计数器置为0，时间戳更新为当前系统时间，转过程(5.1); (6)结束步骤，当用户发出指令关闭固态盘阵列时，具体过程如下: 主控模块将数据映射表保存到固态盘阵列的超级块中，关闭固态盘阵列设备，释放相关的资源。2.如权利要求1所述一种固态盘阵列的数据布局方法，其特征在于在步骤(I)过程(1.D中，所述固态盘阵列上设有主控模块、请求处理模块、数据映射模块、数据读写模块和一致性维护模块，并设置一个数据映射表和多分块存储区域。3.如权利要求1所述一种固态盘阵列的数据布局方法，其特征在于在步骤(I)过程(1.2)中，所述数据映射表包括M条映射信息，每条映射信息由6个数据项构成，各数据项依次为请求偏移量rq_Offset、内部块偏移量in_Offset、请求大小Size、分区号md_Num、时间戳TS和计数器UC ;M为大于等于O的自然数。
【专利摘要】一种固态盘阵列的数据布局方法，涉及计算机存储领域。固态盘阵列上设置四个功能模块即主控模块、请求处理模块、数据映射模块、数据读写模块和一致性维护模块，并设置一个数据映射表和多分块存储区域。包括初始化步骤、请求处理步骤、数据映射步骤、数据读/写步骤、一致性维护步骤和结束步骤。充分利用固态盘阵列的多种不同分块大小在读写操作和请求大小上的优势，综合使用多个分块大小而非单一地使用某一种分块大小，以提高固态盘阵列的整体性能。能够和固态盘阵列功能模块协同工作，并且可以被嵌入到现有的固态盘阵列系统中，包括硬件和软件固态盘阵列系统。适用于构造具有高性能、高可用性和高可靠性的固态盘存储系统。
【IPC分类】G06F3/06
【公开号】CN105045540
【申请号】CN201510540940
【发明人】吴素贞, 毛波, 杨伟健, 陈骁, 林燕萍
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月28日